为什么需要加密？

因为http的内容是明文传输的，传输过程有可能被劫持或被篡改(中间人攻击)，如何解决?

当然是加密。最简单的方式就是对称加密(快)。

对称机密

就是一个密钥，可以理解为一把钥匙，我们使用它来加锁和解锁。加密和解密都使用同一个密钥。

但是，密钥要是泄漏了怎么办？就像是钥匙被人拿到了，可以随时开锁(解密)。

我们无法保证传输过程中既让密钥给双方，又不被泄漏，一旦泄漏就跟明文传输一样了。

有人会说：那双方约定好密钥，客户端预存好密钥就行了。

但是，这样是很不实际的，麻烦暂不说。如果有n个客户端，每个客户端都要保存，终究还是无法保证密钥的安全性。

这时就需要非对称加密登场了。

非对称加密

一个密钥不够安全，那就用一对(公钥和私钥)。

通常的基本思路是客户端先向服务器端索要公钥，然后用公钥加密信息 (公钥加密法)，服务器收到密文后，用自己的私钥解密。

但是问题又来了，最开始客户端索要公钥这一步，传输过程公钥也有可能被获取或者篡改，从而导致内容泄漏，所以信息还是存在安全问题。

非对称加密v2

为了解决非对称加密公钥传输可能被篡改至信息泄漏的问题，那使用两对锁怎么样？

假设：

1. 服务器和客户端各自拥有一对公钥和私钥。

2. 双方明文交换公钥。

3. 通讯内容使用对方的公钥来加密，然后用自己的私钥解密。

这样”貌似“没问题，因为私钥都保持在各自手里，即使得到公钥也无法解密信息。

但公钥加密计算量大，很消耗时间，能否对称加密和非对称加密两者结合?

两者结合

我们来改善一下：

1. 服务端拥有一对非对称加密密钥（公钥和私钥）。

2. 客户端向服务端索要公钥，服务端返回公钥。

3. 客户端生成一个对称密钥X，然后使用公钥加密X后，发给服务端。

4. 服务端用自己的私钥解密得到密钥X。

5. 之后数据都用密钥X来加密解密。

这就是https采用的加密方案(非对称加密和对称加密结合)。

但这个还是有漏洞，那就是中间人攻击。

中间人攻击

什么是中间人攻击? 下图展示了中间人攻击的大致流程：

因此就引发了一个问题: 如何保证公钥不被篡改？

答案是将公钥放在数字证书中。只要证书是可信的，公钥就是可信的。

证书中心

证书中心(certificate authority，简称CA)，同样拥有非对称密钥(公钥和私钥)。
相对于一个具备权威的机构，是被公认的，可以用来颁发数字签名和数字证书。
这里涉及到”数字签名”（digital signature）和”数字证书”（digital certificate）。

数字签名

数字签名，可以用来验证对方的身份信息，以下是数字签名大致生成过程：

数字证书

数字证书由用户+证书信息+数字签名构成（由CA颁发的同时包含CA公钥）。
那么有什么用呢?
我们还是已前面的“两者结合”例子来说明，证书身份验证过程：

1. 服务端拥有一对非对称加密密钥（公钥和私钥）。
2. 客户端向服务端索要公钥，服务端返回公钥。
3. 客户端生成一个对称密钥X，然后使用公钥加密X后，发给服务端。
4. 服务端用自己的私钥解密得到密钥X。
5. 之后数据都用密钥X来加密解密。

假设此时服务端申请到数字证书了
1. 客户端向服务端索要公钥，服务端返回公钥（附上数字证书）。
2. 客户端收到数字证书后，读取证书办发机构的公钥，然后从系统受信任证书机构列表查找，如果不存在，说明该服务端发过来的证书是不受信任的。
3. 客户端接着从数字证书取出CA公钥，解密得到：数字签名和服务端信息。
4. 客户端用证书中指定的加密算法对服务端信息进行hash加密。
5. 加密后的结果和证书解密出来的数字签名一致，说明身份可靠，也就是说证书里的公钥是安全的。
6. 接下来客户端就可以安心用该公钥加密密钥进行后面的通信了。
7. 如果签名不匹配，那就握手失败。

有人会说，那如果篡改或掉包证书呢?
其实证书假设被劫持了，但他没有CA私钥也是解不开里面数字签名的，即使被掉包，校验时发现签名不一致，那么就说明证书不是安全可靠的了。

到这里，已经可以保证服务器公钥的可靠性了，如果想要验证客户端的可靠性，同理，客户端这边也使用数字证书来签名，服务端收到后进行同样的签名校验即可

。这就是双向认证。

SSL/TLS

TLS协议，是由SSL协议升级而来，为了解决：
（1） 所有信息都是加密传播，第三方无法窃听。
（2） 具有校验机制，一旦被篡改，通信双方会立刻发现。
（3） 配备身份证书，防止身份被冒充。
https tls采用的方案就是我们上面所说的最后的证书中心+对称加密+非对称加密。

握手过程

我们还是以客户端和服务端来说明：
1. 客户端给出协议版本号、一个客户端生成的随机数（Client random），以及客户端支持的加密方法。
2. 服务端确认双方使用的加密方法，并给出数字证书、以及一个服务器生成的随机数（Server random）。
3. 客户端确认数字证书有效，然后生成一个新的随机数（Premaster secret），并使用数字证书中的公钥，加密这个随机数，发给服务端。
4. 服务端使用自己的私钥，获取客户端发来的随机数（即Premaster secret）。
5. 服务端和客户端根据约定的加密方法，使用前面的三个随机数，生成”对话密钥”（session key），用来加密接下来的整个对话过程。
整个握手过程画成一张图就是这样：

session的恢复

握手阶段用来建立SSL连接。如果出于某种原因，对话中断，就需要重新握手。
这时有两种方法可以恢复原来的session：一种叫做session ID，另一种叫做session ticket。

session ID的思想很简单，就是每一次对话都有一个编号（session ID）。如果对话中断，下次重连的时候，只要客户端给出这个编号，且服务器有这个编号的记录

，双方就可以重新使用已有的”对话密钥”，而不必重新生成一把。

session ID是目前所有浏览器都支持的方法，但是它的缺点在于session ID往往只保留在一台服务器上。所以，如果客户端的请求发到另一台服务器，就无法恢复对

话。session ticket就是为了解决这个问题而诞生的。
客户端不再发送session ID，而是发送一个服务器在上一次对话中发送过来的session ticket。这个session ticket是加密的，只有服务器才能解密，其中包括本次对

话的主要信息，比如对话密钥和加密方法。当服务器收到session ticket以后，解密后就不必重新生成对话密钥了。

证书生成

链接直达：自签证书生成

（完）

参考链接

https://zhuanlan.zhihu.com/p/43789231

http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/09/illustration-ssl.html